Praxis-Tipps für Schaltungsentwickler

Leistungshalbleiter und Wärme-Management

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Leistungshalbleiter und Wärme-Management

Zuverlässigkeit und Robustheit sind Grundvoraussetzung für langlebige Leistungselektronik mit IGBT, MOSFET und IPM. Warum das Wärme-Management entscheidend ist, skizziert das Dossier und betrachtet Grundlegendes zum Verständnis..

Bei der thermischen Auslegung einer Elektronik spielt beispielsweise die Auswahl des thermischen Interface-Materials (TIM) eine entscheidende Rolle. Denn nur im Idealfall ist ein TIM verzichtbar. Die Entwärmung elektronischer Systeme ist aber nicht trivial und für das thermisch richtige Layout gibt es kein Patentrezept. Wird die Aufmerksamkeit zu spät auf dieses Thema gerichtet, zeigen sich die Gegenmaßnahmen oft als sehr kosten- und zeitintensiv. Laut einer Studie halten 40% der Entwicklungsingenieure das thermische Design für nicht ganz so wichtig.
Die stete Forderung der Anwendung nach noch mehr Stromtragfähigkeit drückt die Leistungselektronik aber immer wieder an neuen Limits, an denen sie zuverlässig funktionieren muss. Deshalb ist es kurzsichtig, den Einfluss des thermischen Interfaces in der Entwärmung zu unterschätzen.
Doch wie warm oder heiß wird der Halbleiter oder die Baugruppe? Insbesondere in der Leistungselektronik gibt es oft eine Unstimmigkeit zwischen den Ergebnissen einer thermischen Messung und den Werten einer Simulation.

Dieses Dossier skizziert folgende Inhalte und Lösungsbeispiele:

  • Die fünf größten Irrtümer in der Elektronikkühlung: gedankliche Fehler, die in der Praxis thermischer Analysen immer wieder gemacht werden.
  • Auslegen von IGBTs: thermische Messung versus Simulation und warum die Simulation empfehlenswert ist.
  • Auswahl und Zuverlässigkeit thermischer Interface-Materialien: Einflüsse auf die Lebensdauer von TIM und Design-Maßnahmen.
  • Herausforderung des thermischen Managements: das thermische Modell des Halbleiters und was der Entwickler zu beachten hat.
  • Metallkühler für Leistungshalbleiter aus dem 3D-Drucker: wie aus Metallpulver ein auf das Problem optimierter Kühler wird.

 

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Publiziert: 04.09.19 | ELEKTRONIKPRAXIS - Wissen. Impulse. Kontakte.

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